论文部分内容阅读
摘 要：钢箱梁，又叫钢板箱形梁，是大跨径桥梁常用的结构形式。外型像一个箱子故叫做钢箱梁。钢箱梁一般分成若干梁段制造和安装，安装的方法有两种，第一种是吊装，第二种是顶推。吊装是比较常规的安装方式，但吊装时需要截断下穿公路交通流，对于桥跨下面有重要结构物或下穿道路无法截断交通流的情况，顶推施工是较好的安装方法。
关键词：钢箱梁 制作 顶推安装 施工工艺
中图分类号：U445.58 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）09（b）-0065-02
近年来，钢箱梁结构工程在公路桥梁、市政高架立交等工程中得到了越来越广泛的应用，比如：江苏省苏通长江大桥、杭州湾跨海大桥、浙江省西堠门大桥都是运用钢箱梁相当成功的宏伟工程。特别是目前现代交通网络化发展，公路网纵横交错，上跨下穿已成常态，钢箱梁已成为上跨公路、铁路、大江大河、市政道路工程中最主要的桥梁结构形式。作者参与的云南省某高等级公路建设项目施工，全线有两座桥梁分别上跨安楚高速和楚大高速公路，由于被交的安楚高速、楚大高速是G56杭瑞国家高速公路通往滇西出境的大通道，滇中大动脉，两条公路交通流特别大，无法截断交通流，经过反复对比论证，最终确定采用钢箱梁上跨，并首次在本地区采用顶推法安装钢箱梁。目前，两座钢箱梁桥梁已顺利完工，钢箱梁顶推法安装工艺在工程中得到成功运用，不仅是建桥工艺技术的进步和发展，也是立交工程钢箱梁安装工艺的创新，为同类工程的使用和安装积累了经验，也培养和锻炼了一批大型钢桥梁建设的精英人才。
1 钢箱梁结构概述
该路的两座钢箱梁大桥，跨径组合均为（50+60+50）m三跨连续钢箱梁。主梁采用双幅等截面直腹板钢箱连续梁，顶板为正交异性板结构。下部结构墩身采用混凝土现浇结构，桩基采用钻孔灌注桩。钢箱梁底板与顶板平行，顶板设置于桥面同坡。钢箱梁为等截面梁，中心梁高2.4m，梁高与中跨跨径比值为1/25。钢箱梁单幅梁宽15.75m，箱体宽度12.0m。采用单箱5室结构，3个主箱室，箱室宽为3.2m，2个现场拼接箱室，箱室宽12m。顶板采用16mm的厚度。底板在顺桥向不同区段采用了12mm、14mm、16mm、18mm四种不同的板厚。腹板在顺桥向不同区段采用了12mm、16mm两种不同的钢板厚度。箱梁外侧与横隔板对应位置均设置挑臂，挑臂腹板厚12mm，翼缘厚度16mm。
2 钢箱梁制作
（1）节段划分：左幅钢箱梁纵向全长共划分为13个节段，纵向长度组合为（2×8.71+2×13.5+11+3×13.5+8.5+11+10.42+2×12）m。右幅钢箱梁纵向全长共划分为14个节段，纵向长度组合为（2×8.71+2×13.5+11+3×13.5+8.5+11+2×13.5+2×8.71）m。
（2）横向板单元划分：标准节段板单元共分29块，其中顶板单元8块，底板单元6块，腹板单元6块，横隔板单元50块。大部分焊缝在板单元内进行，既保证了焊缝质量，也保证了节段总拼的质量。
（3）分段原则：钢箱梁纵向分段对接缝距墩顶中心均为5.5m；节段对接缝距跨中最小距离6m，且距横隔50cm以上。横向分块尽可能考虑与原材宽度匹配，顶、底板分块焊缝离腹板最小矩离45cm以上，并设于U型肋之间；分块尺寸较大，是为减少总拼时焊缝数量，提高总拼效率，同时考虑运输方便。
3 钢箱梁顶推安装方法
顶推安装顺序：由预先设定的存放场地一侧向另一侧进行。顶推采用后端双点同步顶推的方式，拟整幅钢箱梁分4个顶推循环完成，钢箱梁每顶推前进一个轮次，在钢箱梁支撑墩上设置纵横移调整装置调整钢箱梁状态，待钢箱梁全部顶推到位后，采用千斤顶落梁的方法将钢箱梁整体调整至设计标高，达到设计要求后安装支座。具体安装准备及流程如下。
（1）在预先设定的一侧桥台后平整100m×36m的拼装场地。
（2）在场地前端布置60m钢箱梁拼装胎架。
（3）在拼装胎架上布置滑道，调整滑道标高。
（4）施工各墩临时支墩，其上布置滑移、纠偏和起顶装置。
（5）在拼装胎架上拼装导梁，导梁是为顶推需要而设计的。导梁长度按照需要安装的钢箱梁桥最大跨徑确定。
（6）安装顶推系统，控制钢箱梁顶推前移速度在800mm/min左右。
（7）导梁向前顶推，直至胎架上预留出第一轮次拼装钢箱梁长度位置为止。
（8）在导梁尾部拼装第一顶推轮次钢箱梁。
（9）连接钢箱梁与导梁。
（10）向预设置拼装场地的另一侧侧顶推第一轮次钢箱梁，人工喂板实现桥梁墩台处梁底滑板连续。
（11）在顶推过程中利用墩顶和桥台处的纠偏装置，对连续钢箱梁进行横向纠偏。
（12）在胎架上拼装第二轮次钢箱梁。
（13）顶推第二轮次钢箱梁。
（14）导梁不得在高速公路上方悬臂过久，可在公路两侧搭设临时支墩临时支撑。
（15）顶推过程中利用墩顶和桥台处的纠偏装置，对连续钢箱梁进行横向纠偏。
（16）重复拼装顶推钢箱梁，直至导梁达到桥墩位置。
（17）顶推过程中利用墩顶处的纠偏装置，对连续钢箱梁进行横向纠偏。
（18）当第一节导梁从边桥墩出来后，拆除第一节导梁。随后继续顶推。
（19）继续顶推连续钢箱梁，直至全部拆除导梁，连续钢箱梁纵向达到设计位置。
（20）通过调整桥墩处纠偏装置，调整连续钢箱梁横向位置至设计位置。
（21）安装落梁装置，利用墩顶落梁装置，把连续钢箱梁顶离滑块，拆除滑块、拼装支架。
（22）通过落梁装置，采用边抽边落的方法，下放钢箱梁。把连续钢箱梁调整至设计标高。
（23）利用横向纠偏装置，再次调整钢箱梁平面位置与设计相符。
（24）安装连续钢箱梁支座，采用球型支座。
（25）拆除墩顶落梁装置、纠偏装置及各墩临时支墩，完成钢箱梁的受力体系转换，钢箱梁架设完成。
4 施工的难点、重点
（1）钢箱梁段跨度大，跨越的高速公路车流繁忙，顶推施工难度较大。
（2）钢箱梁为曲线（连续）梁，平面处在圆曲线和缓和曲线上，横坡处于变化状态，在拼装过程中需要同时保证成桥平面曲线形和竖向立面线形，线型精度要求高，控制难度大。
（3）钢箱梁为全焊钢结构，现场焊接的工作量较大，存在手工电弧焊、CO2气体保护和埋弧自动焊等，焊接位置存在平焊、横焊、立焊和仰焊，焊接工位多，同时焊接要求高，大多的焊缝要进行超声波、磁粉及X射线等探伤。因此，如何控制其焊接变形和焊接残余应力，保证钢箱梁几何尺寸精度是钢箱梁制造的难点。
（4）在高空施工要设置施工操作平台，在跨线部分上方施工时，在下面道路未封闭状态下，要在高空进行防护，防止火花、小物件等坠落。
（5）顶推就位后，落梁高度高，施工难度大。
5 结语
钢箱梁桥梁工程采用顶推安装是一种比较先进的方法，具有很好的技术经济效果。本项目原安装方案是采用350T大吊车进行吊装，由于被交叉高速公路车流量特别大，无法截断交通流量，因此原设计方案，在吊装前，还需要修建分流车辆的辅助道路，辅助道路预算造价约1900万元。采用顶推安装方案后，需要增加顶推及拼装平台、临时支墩等临时结构工程，需要增加费用约300万元。综上，对于本项目而言，采用顶推安装方法，比采用吊装方法节约投资1600万元，经济效果明显。且采用顶推工艺安装钢箱梁高效、安全，便于机械化施工，能有效降低吊装过程中对桥跨下穿结构物、公路车辆的干扰，大大提高了车辆通行的安全性和公路运转的稳定性。
参考文献
[1] GB/T50017-2003，钢结构设计规范[S].
[2] JTG/T F50-2011，公路桥涵施工技术规范[S].
[3] GB/T50205-2001，钢结构工程施工质量验收規范[S].
关键词：钢箱梁 制作 顶推安装 施工工艺
中图分类号：U445.58 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）09（b）-0065-02
近年来，钢箱梁结构工程在公路桥梁、市政高架立交等工程中得到了越来越广泛的应用，比如：江苏省苏通长江大桥、杭州湾跨海大桥、浙江省西堠门大桥都是运用钢箱梁相当成功的宏伟工程。特别是目前现代交通网络化发展，公路网纵横交错，上跨下穿已成常态，钢箱梁已成为上跨公路、铁路、大江大河、市政道路工程中最主要的桥梁结构形式。作者参与的云南省某高等级公路建设项目施工，全线有两座桥梁分别上跨安楚高速和楚大高速公路，由于被交的安楚高速、楚大高速是G56杭瑞国家高速公路通往滇西出境的大通道，滇中大动脉，两条公路交通流特别大，无法截断交通流，经过反复对比论证，最终确定采用钢箱梁上跨，并首次在本地区采用顶推法安装钢箱梁。目前，两座钢箱梁桥梁已顺利完工，钢箱梁顶推法安装工艺在工程中得到成功运用，不仅是建桥工艺技术的进步和发展，也是立交工程钢箱梁安装工艺的创新，为同类工程的使用和安装积累了经验，也培养和锻炼了一批大型钢桥梁建设的精英人才。
1 钢箱梁结构概述
该路的两座钢箱梁大桥，跨径组合均为（50+60+50）m三跨连续钢箱梁。主梁采用双幅等截面直腹板钢箱连续梁，顶板为正交异性板结构。下部结构墩身采用混凝土现浇结构，桩基采用钻孔灌注桩。钢箱梁底板与顶板平行，顶板设置于桥面同坡。钢箱梁为等截面梁，中心梁高2.4m，梁高与中跨跨径比值为1/25。钢箱梁单幅梁宽15.75m，箱体宽度12.0m。采用单箱5室结构，3个主箱室，箱室宽为3.2m，2个现场拼接箱室，箱室宽12m。顶板采用16mm的厚度。底板在顺桥向不同区段采用了12mm、14mm、16mm、18mm四种不同的板厚。腹板在顺桥向不同区段采用了12mm、16mm两种不同的钢板厚度。箱梁外侧与横隔板对应位置均设置挑臂，挑臂腹板厚12mm，翼缘厚度16mm。
2 钢箱梁制作
（1）节段划分：左幅钢箱梁纵向全长共划分为13个节段，纵向长度组合为（2×8.71+2×13.5+11+3×13.5+8.5+11+10.42+2×12）m。右幅钢箱梁纵向全长共划分为14个节段，纵向长度组合为（2×8.71+2×13.5+11+3×13.5+8.5+11+2×13.5+2×8.71）m。
（2）横向板单元划分：标准节段板单元共分29块，其中顶板单元8块，底板单元6块，腹板单元6块，横隔板单元50块。大部分焊缝在板单元内进行，既保证了焊缝质量，也保证了节段总拼的质量。
（3）分段原则：钢箱梁纵向分段对接缝距墩顶中心均为5.5m；节段对接缝距跨中最小距离6m，且距横隔50cm以上。横向分块尽可能考虑与原材宽度匹配，顶、底板分块焊缝离腹板最小矩离45cm以上，并设于U型肋之间；分块尺寸较大，是为减少总拼时焊缝数量，提高总拼效率，同时考虑运输方便。
3 钢箱梁顶推安装方法
顶推安装顺序：由预先设定的存放场地一侧向另一侧进行。顶推采用后端双点同步顶推的方式，拟整幅钢箱梁分4个顶推循环完成，钢箱梁每顶推前进一个轮次，在钢箱梁支撑墩上设置纵横移调整装置调整钢箱梁状态，待钢箱梁全部顶推到位后，采用千斤顶落梁的方法将钢箱梁整体调整至设计标高，达到设计要求后安装支座。具体安装准备及流程如下。
（1）在预先设定的一侧桥台后平整100m×36m的拼装场地。
（2）在场地前端布置60m钢箱梁拼装胎架。
（3）在拼装胎架上布置滑道，调整滑道标高。
（4）施工各墩临时支墩，其上布置滑移、纠偏和起顶装置。
（5）在拼装胎架上拼装导梁，导梁是为顶推需要而设计的。导梁长度按照需要安装的钢箱梁桥最大跨徑确定。
（6）安装顶推系统，控制钢箱梁顶推前移速度在800mm/min左右。
（7）导梁向前顶推，直至胎架上预留出第一轮次拼装钢箱梁长度位置为止。
（8）在导梁尾部拼装第一顶推轮次钢箱梁。
（9）连接钢箱梁与导梁。
（10）向预设置拼装场地的另一侧侧顶推第一轮次钢箱梁，人工喂板实现桥梁墩台处梁底滑板连续。
（11）在顶推过程中利用墩顶和桥台处的纠偏装置，对连续钢箱梁进行横向纠偏。
（12）在胎架上拼装第二轮次钢箱梁。
（13）顶推第二轮次钢箱梁。
（14）导梁不得在高速公路上方悬臂过久，可在公路两侧搭设临时支墩临时支撑。
（15）顶推过程中利用墩顶和桥台处的纠偏装置，对连续钢箱梁进行横向纠偏。
（16）重复拼装顶推钢箱梁，直至导梁达到桥墩位置。
（17）顶推过程中利用墩顶处的纠偏装置，对连续钢箱梁进行横向纠偏。
（18）当第一节导梁从边桥墩出来后，拆除第一节导梁。随后继续顶推。
（19）继续顶推连续钢箱梁，直至全部拆除导梁，连续钢箱梁纵向达到设计位置。
（20）通过调整桥墩处纠偏装置，调整连续钢箱梁横向位置至设计位置。
（21）安装落梁装置，利用墩顶落梁装置，把连续钢箱梁顶离滑块，拆除滑块、拼装支架。
（22）通过落梁装置，采用边抽边落的方法，下放钢箱梁。把连续钢箱梁调整至设计标高。
（23）利用横向纠偏装置，再次调整钢箱梁平面位置与设计相符。
（24）安装连续钢箱梁支座，采用球型支座。
（25）拆除墩顶落梁装置、纠偏装置及各墩临时支墩，完成钢箱梁的受力体系转换，钢箱梁架设完成。
4 施工的难点、重点
（1）钢箱梁段跨度大，跨越的高速公路车流繁忙，顶推施工难度较大。
（2）钢箱梁为曲线（连续）梁，平面处在圆曲线和缓和曲线上，横坡处于变化状态，在拼装过程中需要同时保证成桥平面曲线形和竖向立面线形，线型精度要求高，控制难度大。
（3）钢箱梁为全焊钢结构，现场焊接的工作量较大，存在手工电弧焊、CO2气体保护和埋弧自动焊等，焊接位置存在平焊、横焊、立焊和仰焊，焊接工位多，同时焊接要求高，大多的焊缝要进行超声波、磁粉及X射线等探伤。因此，如何控制其焊接变形和焊接残余应力，保证钢箱梁几何尺寸精度是钢箱梁制造的难点。
（4）在高空施工要设置施工操作平台，在跨线部分上方施工时，在下面道路未封闭状态下，要在高空进行防护，防止火花、小物件等坠落。
（5）顶推就位后，落梁高度高，施工难度大。
5 结语
钢箱梁桥梁工程采用顶推安装是一种比较先进的方法，具有很好的技术经济效果。本项目原安装方案是采用350T大吊车进行吊装，由于被交叉高速公路车流量特别大，无法截断交通流量，因此原设计方案，在吊装前，还需要修建分流车辆的辅助道路，辅助道路预算造价约1900万元。采用顶推安装方案后，需要增加顶推及拼装平台、临时支墩等临时结构工程，需要增加费用约300万元。综上，对于本项目而言，采用顶推安装方法，比采用吊装方法节约投资1600万元，经济效果明显。且采用顶推工艺安装钢箱梁高效、安全，便于机械化施工，能有效降低吊装过程中对桥跨下穿结构物、公路车辆的干扰，大大提高了车辆通行的安全性和公路运转的稳定性。
参考文献
[1] GB/T50017-2003，钢结构设计规范[S].
[2] JTG/T F50-2011，公路桥涵施工技术规范[S].
[3] GB/T50205-2001，钢结构工程施工质量验收規范[S].